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1、第2章 可编程序控制器的 基本知识,2.1 可编程序控制器 （PLC）的历史与发展,2.1.1 可编程序控制器的定义 在1987年国际电工委员会（IEC）颁布的可编程序控制器标准草案第三稿中，对可编程序控制器作如下定义：可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，是专门为在工业环境下应用而设计的。,它采用可以编制程序的存储器，在其内部执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则设计的。,2.1.2 PLC的产生与发展,这项新技术在工
2、业界产生了巨大的影响。自诞生以来，PLC经过了5个发展时期。 （1）从1969年到20世纪70年代初期。 （2）20世纪70年代初期到末期。 （3）20世纪70年代末期到20世纪80年代中期。 （4）20世纪80年代中期到20世纪90年代中期。 （5）20世纪90年代中期至今。,2.1.3 PLC的发展趋势,1方便灵活和小型化 (1)实现机电一体化的理想控制设备。 (2)在结构上，一些小型机采用框架和模块的组合方式，使用户方便灵活的方式构成所需要的系统。 2高功能和大型化 (1)对钢铁工业，化工业等大型企业实施生产过程的自动控制一般比较复杂。 (2)不久的将来，大型PLC会全部使用64位芯片。
3、,2.2 PLC的特点及应用领域,2.2.1 PLC的特点 1可靠性高 (1)大量的开关动体由无触点的半导体集成电路完成。 (2)制造工艺采取了抗干扰措施。 (3)PLC具有完善的自诊断功能。 (4)特殊的外壳封装结构。 2编程简单梯形图语言是面向用户的高级语言。 3通用性好 (1)PLC是通过软件来实现控制的。 (2)同一系列PLC，不同功能机型基本相同，可以互换。,4功能强大 (1)PLC最广泛的应用是对开关量进行逻辑运算和顺序控制，同时还可以对模拟量进行控制。 (2)PLC可以控制一台单机、一条生产线、还可以控制一个机群，可以现场控制也可以远距离控制。 5体积小、功耗低 (1)采用半导体
4、集成电路。 (2)设计结构紧凑。 6设计施工周期短,2.2.2 PLC的应用领域,1.开关量的逻辑控制从十几个到成千上万个点。 2.模拟量控制温度、压力、流量、液面高度等。 3.机械运动控制对伺服电机和步进电机控制。 4.通信、联网及集散控制可使整个工厂实现生产自动化。 5.数据处理较复杂的数据处理一般应用在大、中型控制系统。,2.3 PLC的一般构成 和基本工作原理,2.3.1 PLC的一般构成 PLC生产厂家很多，产品的结构也各不相同，但其基本构成相同，都采用计算机结构，如图2-1所示。,图2-1 PLC结构示意图,1CPU它是PLC的核心和控制指导中心 (1)CPU通过三总线与存储器、I
5、/O接口电路相连接，完 成信息传递转换等。 (2)CPU的主要功能：接受输入信号并存入存储器，读出执行指令，将结果输出，处理中断请求，准备下一条指令。 2存储器系统程序存储器：系统程序固化在ROM中。 (1) 系统程序存储器 (2)用户程序存储器 (3)工作数据存储器,3输入、输出接口电路 （1）直流输入电路,3输入、输出接口电路 （2）交流输入电路,3输入、输出接口电路 （1）晶体管输出电路,3输入、输出接口电路 （2）双向晶闸管输出电路,3输入、输出接口电路 （3）继电器输出电路,4电源为保证plc可靠，大多采用开关型稳压电源； 有的plc还向外部提供24v直流电源。 5外设接口 6I/O
6、扩展接口每台plc都有外设端口，对称外设接口、外接接口。它是在主机外壳上与外部设备配接口插座。通过电缆线可配接偏移器、计算机、其他plc、打印机等。,2.3.2 PLC的基本工作过程,可编程序控制器的工作过程如图2-4所示。 (1)输入采样：在执行用户程序的过程中，输入映象寄存器的状态不变。 (2)程序执行：执行程序时所需的信号，是在输入寄存器状态和其它一些编程原件状态中取得的。 (3)输出刷新：输出锁存器的内容要等到下一个扫描周期的输出阶段才会被刷新。,图2-4 可编程序控制器的工作过程,2.3.3 PLC的I/O滞后现象,从PLC工作过程的分析可知，PLC由于采用循环扫描的工作方式，而且对
7、输入和输出信号只在每个扫描周期的I/O刷新阶段集中输入并集中输出，所以必然会产生输出信号相对输入信号的滞后现象。,2.4 可编程序控制器 的编程语言,2.4.1 梯形图语言,2.4.2 助记符语言 LD 00000 助记符语言包括两部分 OR 01000 操作码：指令 AND NOT 00001 操作数：地址或设定的值 OUT 01000 (1)助记符语言类似于计算机的汇编语言。 (2)语句表编程语言不如梯形图形象、直观，但是在使用简易编程器输入用户程序时，必须采用。 (3)助记符语言与梯形图语言相互对应、相互转换。,2.4.3 逻辑功能图 2.4.4 高级语言方便的与计算机通信联网。,2.5
8、 PLC的主要性能指标和分类,2.5.1 PLC的主要性能指标 1I/O点数衡量PLC性能的主要指标之一。 (1)I/O点数计PLC面板上的输入、输出端子的个数。 (2)PLC的I/O点数一般包括主机I/O点数和扩展单元I/O点数。 2程序容量 3.扫描速度指执行程序的速度。一般的扫描字（字节，步）所用的时间来衡量扫描速度。 用户手册一般给出执行各条指令所用的时间， 可以通过比较各种执行相同操作所用的时间来 衡量扫描速度的快慢。,4指令条数变成指令种类及条数越多，功能越强。 5内部继电器和寄存器内部器件包括各种继电器、计数器、定时器、数据存储器等。 6特殊功能及高级模块包括扩展及各种功能模块的
9、功能扩展。,2.5.2 PLC的分类,1按结构形式分类 (1)整体式结构：小型PLC常采用 (2)模块式结构：一般大中型PLC采用 (3)分散式结构：CPU、电源、存储器集中放置在控制室,2按I/O点数分类,(1)微型机：I/O点数2048点，程序存储量13KB,3按功能分类,(1)低档机：一般用于单机或小规模生产过程。 (2)中档机：小型连续生产过程的复杂逻辑控制和闭环调节控制。 (3)高档机：大规模的过程控制。,三菱PLC外形图,2006-3-3,29,Q系列PLC,FX2N系列PLC,FX1N系列PLC,FX1S系列PLC,西门子PLC外形图,2006-3-3,30,S7-200系列PLC,S7-300系列PLC,S7-400系列PLC,欧姆龙PLC外形图,C200H系列PLC,CPM1A、CPM2A系列PLC,
